Nicht alle GVO-Pflanzen sind gleich

Viele Menschen haben starke Meinungen über gentechnisch veränderte Pflanzen, auch bekannt als gentechnisch veränderten Organismen oder GVO. Doch manchmal gibt es Verwirrung um was es bedeutet, ein GVO werden. Es kann auch viel sinnvoller, eine Pflanze durch seine spezifischen Eigenschaften, anstatt die Art und Weise, die er hergestellt wurde – GVO oder nicht zu beurteilen sein.

Bild oben: Katie Harbath, CC BY-NC-SA

Dieser Artikel ist nicht über die Beurteilung, ob GVO gut oder schlecht sind, aber eher eine Erklärung von, wie Pflanzen mit veränderten Genome gebildet werden. (Gibt es nicht-pflanzliche GVO, aber in diesem Artikel beziehen wir uns nur um GVO Pflanzen.) Zunächst einmal ist es notwendig zu definieren, was wir von einem GVO verstehen. Für die Zwecke dieser Diskussion bin ich GVO als deren Pflanzen definieren Erbinformation (gefunden in ihrem Genom) durch Menschenhand verändert wurde.

Menschen haben die Genome von nahezu allen Pflanzen im Supermarkt geändert.

Wenn wir GVO als Pflanzen, die Genome von Menschen geändert haben vorstellen, passt eine ganze Reihe von Pflanzen, die in jedem Lebensmittelgeschäft verkauft diese Beschreibung. Aber viele von diesen Änderungen nicht im Labor auftreten. Bauern wählen Sie Pflanzen mit überlegenen, wünschenswerte Eigenschaften, in einem Prozeß bekannt als landwirtschaftliche Entwicklung zu kultivieren. Tausende von Jahren der traditionellen landwirtschaftlichen Zucht hat Pflanzengenomen verändert, von denen der ursprünglichen wilden ahnen.

Wilde Kohl sieht nicht so viel wie seine domestizierte Version Brokkoli. Nicholas Turland, CC BY-NC-ND

Brokkoli, ist z. B. keine natürlich vorkommende Pflanze. Es ist gezüchtet aus letztern Brassica Oleracea oder 'wilde Kohl'; domestizierte Sorten von B. Oleracea zählen Brokkoli und Blumenkohl. Brokkoli, zusammen mit jedem kernlose Sorte Obst (auch als Bananen Meinung), und die meisten der angebauten auf Bauernhöfen heute gäbe es nicht ohne menschliches Zutun.

Diese sind jedoch nicht die Pflanzen, die Leute normalerweise denken, wenn sie denken, von GVO. Es ist leicht zu verstehen, auch wenn diese Aktivität Änderungen Pflanzengenomen Möglichkeiten Natur nicht hätte, nicht die meisten Menschen halten diese Pflanzen GVO wie Landwirte bessere Pflanzen auf Farmen zu züchten (durch Auswahl, Samen von den größten oder am besten ertragreicheren Pflanzen, z. B. künstliche Selektion auf die Kulturarten imposante Pflanzen).

Wissenschaftler, die Ausbildung in markergestützte Selektion Technik Rückkreuzung. ICRISAT/CT Hash, CC von NC

"Lab" GVO zu schaffen

Sobald Pflanzengene genug studiert hatte, konnten Forscher Rückkreuzung zuwenden. Diese Technik beinhaltet die Aufzucht der Nachkommen mit den Eltern zu versuchen, eine gewünschte, stabile Kombination der elterlichen Eigenschaften zurück. Gene im Zusammenhang mit zuvor wünschenswert Pflanzeneigenschaften, wie höhere Ausbeute oder Schädlingsresistenz, identifiziert und für die Verwendung von Techniken der Molekularbiologie und Kopplungskarten gezeigt. Diese Karten legen Sie die relative Lage der Gene auf einem Chromosom, basierend auf wie oft sie entlang zusammen an Nachkommen weitergegeben werden. Näher Gene neigen dazu, zusammen zu reisen.

Winzige experimentelle Bäume aus Labor-kultivierte Zellen, in denen Forscher neue Gene eingefügt. Bild: Scott Bauer

Verwendeten Forscher molekulare Marker – spezifisch, bekannt Gensequenzen, im Kopplungskarten – einzelne Pflanzen auswählen, die das neue Marker-gen und den größten Anteil an andere vorteilhafte Gene der Eltern enthalten. Die Kombinationen der Gene, die an die Nachkommen weitergegeben werden immer durch zufällige Rekombination der Gene der Eltern. Forscher waren nicht in der Lage, bestimmte Antriebskombinationen selbst, arbeiteten mit was natürlich entstand; so gibt es bei diesem Ansatz markergestützte Selektion eine Menge Mühe und Zeitaufwand versucht, Pflanzen mit den besten Kombinationen der Gene zu finden.

In diesem System muss ein Labor die Genome, mit Hilfe molekularbiologischer Methoden um zu suchen, bestimmte Gensequenzen für wünschenswerte Eigenschaften bei den gezüchteten Nachkommen auf den Bildschirm. Eine Labor züchtet manchmal sogar die Pflanzen in Fällen mit Gewebekultur – ein Weg, um viele Pflanzen gleichzeitig zu propagieren, bei gleichzeitiger Minimierung der erforderlichen Ressourcen, um sie zu wachsen.

GVO einfügen Pflanzengene

In den frühen 1980er Jahren begann die Pflanzen-Biotechnologie-Ära mit Agrobacterium Tumifaciens. Dieses Bakterium natürlich Pflanzen infiziert und in freier Wildbahn, schafft Tumoren durch die Übertragung von DNA zwischen sich und die Pflanze, die es infiziert hat. Wissenschaftler nutzen diese natürliche Eigenschaft, um Zellen aus einem A. Tumifaciens Bakterium geändert, um ein Gen des Interesses enthalten pflanzliche Gene zu übertragen.

Agrobacterium Tumefaciens als sie anfangen, eine Karotte-Zelle zu infizieren. Ein G Matthysse, K V Holmes, R H G Gurlitz

Zum ersten Mal war es möglich, bestimmte Gene in ein Pflanzengenom sogar Gene einzufügen, die nicht von dieser Art – oder sogar von einer Pflanze kommen. A. Tumifaciens betrifft nicht alle Pflanzen, jedoch, so dass Forscher ging DNA-Übertragung von Methoden inspiriert von diesem System zu entwickeln, die ohne sie funktionieren würde. Dazu gehören Mikroinjektion und "gen Waffen," wo die gewünschte DNA war physisch in die Pflanze injiziert oder bedeckt winzige Partikel, die buchstäblich in den Kernen der Pflanzenzellen aufgenommen wurden.

Eine aktuelle Übersicht fasst acht neue Methoden zur Veränderung der Gene in Pflanzen. Das sind molekulare Biologie Techniken, mit denen verschiedene Enzyme oder Nukleinsäure-Moleküle (DNA und RNA), einem pflanzlichen Genen zu ändern. Eine Route ist eine Pflanze DNA-Sequenz zu verändern. Ein weiteres ist die Sequenz allein lassen, sondern andere epigenetische Änderungen an der Struktur der DNA eine Pflanze. Zum Beispiel könnten Wissenschaftler Arrangements von Atomen Methylgruppen zu einigen der Nukleotid-Bausteine von DNA genannt hinzufügen. Diese epigenetischen Veränderungen, während keine Veränderung der Reihenfolge der DNA oder der Gene, ändern wie Gene exprimiert werden können und hat somit die beobachtbaren Eigenschaften einer Pflanze.

GVO bedeutet Glyphosat-resistenter nicht

Aufruf einer Anlage eines gentechnisch veränderten Organismus bedeutet nur, dass – seines Genoms durch die Aktivität des Menschen geändert wurde. Aber viele Menschen verschmelzen die Idee einer GVO-Anlage mit einem, der entstanden ist, um gegenüber dem Herbizid Glyphosat, auch bekannt unter dem Markennamen Roundup resistent sein. Es stimmt, dass die bekanntesten GVO angebauten derzeit ein Gen, die macht sie resistent gegen Glyphosat, wodurch Bauern enthalten zu sprühen die Chemikalie um Unkräuter zu töten, wobei ihre Ernte zu wachsen. Aber das ist nur ein Beispiel für ein Gen in eine Pflanze eingefügt.

Es ist sinnvoll, GVO zu bewerten, nicht darüber, wie sie gemacht sind, sondern auf welche neuen Eigenschaften, die die veränderten Pflanzen haben. Zum Beispiel, während es argumentiert werden, dass Glyphosat Widerstand im Pflanzen nicht gut für die Umwelt durch verstärkten Einsatz von Schädlingsbekämpfungsmitteln, dürften andere GVO dieses Problem verursachen.

Goldener Reis (rechts) im Vergleich zu weißen Reis. International Rice Research Institute, CC von

Zum Beispiel ist es schwierig sehen wie die umstrittene Goldene Reis, der Vitamin A in die Reiskörner nahrhafter zu produzieren entwickelt hat, schlechter für die Umwelt als gewöhnlicher Reis ist. GVO wurde entwickelt, um ein Pestizid zugelassen im ökologischen Landbau auszudrücken: BT-Toxin, ein Insektizid, das natürlich von dem Bakterium Bacillus Thuringiensisproduziert. Während dies Einsatz von Pestiziden verringern kann, kann es auch zur Entwicklung von Bt-resistente Insekten führen. Und es gibt GVO die verbesserte Lagereigenschaften oder Nährstoffgehalt wie "Flavr Savr" Tomaten, Ananas, die Lycopin enthalten oder Tomaten, die Anthocyane enthalten. Diese Verbindungen werden normalerweise in anderen Früchten gefunden und werden gedacht, um gesundheitliche Vorteile haben.

GVO, die verschiedenen Arten Gene enthalten machen manche unangenehm. Bild: ElizaIO, CC BY-SA

Der sogenannte "fish-Tomate" enthält eine Frostschutzmittel Protein (gen Namen afa3), natürlicherweise im Winter Flunder, das Frost-Toleranz in der Tomatenpflanze erhöht. Die Tomate enthält keine tatsächlich Fisch Gewebe oder sogar notwendigerweise DNA Fisch Gewebe – nur DNA im Genom Fische derselben Sequenz entnommen. Das Afa3-Protein wird aus dem afa3 gen in den Tomaten-Zellen mit den gleichen Maschinen als andere Tomaten Proteine produziert.

Gibt es keine Fische in die Tomatenpflanze? Ob DNA eines Organismus entnommen und in eine andere Gattung der Empfängerorganismus ändern kann, ist eine interessante philosophische Debatte. Wenn ein einzelnes Gen als ein Fisch kann eine "Fisch Tomate" eine nicht-Pflanze, sind wir Menschen, die natürlich mehr als 100 nicht-menschlichen Gene, wahrhaft menschlich enthalten?

Dieser Artikel erschien ursprünglich auf das Gespräch. Lesen Sie den original Artikel. Elizabeth Bent ist Molekularbiologe und Mikrobiologe an der Universität Guleph.